Мобильная автономная охранная система

Данное устройство разрабатывалось для быстрой организации контроля определённых зон,  или  охраны периметра.  Устройство состоит из датчиков (ТХ) движения (до 6 штук) на основе пиродатчиков и центрального модуля (ЦМ), отображающий информацию о состоянии датчиков. Количество и простота размещения ТХ, мобильность ТХ и ЦМ, позволяет контролировать как локально, заданные зоны, к примеру проходы, двери, окна и т.д , так и глобально, создавать замкнутую зону контроля с возможностью исключения мёртвых зон. Все ТХ работают автономно и независимо друг от друга. ЦМ контролирует каждый ТХ отдельно единовременно. Кроме того, ЦМ контролирует связь с ТХ и сообщает, если связь с каким либо датчиком потеряна.

Систему можно применить в походе, для охраны бивуака, контроля проходных зон, или тактических игр , как лазертаг, пинбол и.т.д.

Низкое потребление ТХ позволяет работать продолжительное время от одного комплекта батарей. Так же состояние батарей каждого ТХ отображается на экране ЦМ, что позволяет контролировать их и если нужно – вовремя заменить. При работе в режиме 8 часов в день, ТХ отработали более месяца на дешёвых солевых батарейках. 
В качестве датчика движения используется хорошо известный модуль    HC-SR501, который необходимо немного доработать.

Диод, стабилизатор и конденсатор(выделены красным) выпаиваем за ненадобностью и соединяем перемычкой (синяя) контакт VCC и выход стабилизатора . Примерно так:

Так же нам нужно изменить время таймера. Нам нужно  менее 2с. Как правило, минимальный порог таймера 4-5 секунд, поэтому придётся заменить времязадающую цепочку таймера(отмечено жёлтым). Я заменил конденсатор. Стоял 10nF, поменял на 1nF (1000p). Подстроечные резисторы я тоже выпаял, и установил в место них перемычки. Режим работы пиродатчика -"L"

Сердцем ТХ  является  МК ATMEGA48pa. Тактовая частота 8МГц от внутреннего генератора. С помощью часового кварца и Timer2 контролер отсчитывает секунды. Радиообмен происходит при помощи радио модуля на базе nRF24l01.

ТХ контролирует работу радио модуля. Если с ним возникли проблемы, будет быстро моргать красный светодиод.

ТХ имеет несколько режимов работы, который выбирается нажатием и удержанием кнопки. Каждая вспышка зелёного светодиода при удержании кнопки обозначает переключение на следующий режим. Всего режимов 5:

1. Основной режим. Режим охраны.
2. Режим «ТЕСТ». Раз в секунду на ЦМ отправляется сигнал. Если связь состоялась загорается зелёный светодиод. Если нет – красный. Тем самым удобно контролировать устойчивую связь между ТХ и ЦМ как со стороны ТХ так и со стороны ЦМ.
3. Контроль пиродатчика. Состояние покоя индицируется свечением зелёного светодиода, срабатывание датчика – красным.
4. Режим «Приёмник». Позволяет настраивать режимы работы ТХ с помощью ЦМ
5. Режим «Скрытый ТЕСТ». Аналогичен режиму 2, но работает в полной «тишине».  Контроль только с ЦМ
6. Отключение . Загорается красный светодиод, и ТХ уходит в режим сна.

Кроме того, на ТХ есть возможность подключить термодатчик, который будет измерять температуру раз в 5 минут и отправлять на ЦМ.  Если ТХ несколько в системе, то температурный датчик следует установить на одном ТХ, т.к. селекция температурных показаний не предусмотрена. Хотя используемый датчик имеет хорошие характеристики, погрешность показаний может достигать до 1 градуса. Т.к. вычисление температуры проводится относительно опорного напряжения мк равным 1,1 вольт, а по ДШ оно может составлять от 1 до 1,2 вольт.. Наличие температурного датчика это скорее бонус, чем опция. Идея установить его возникла, когда система использовалась  в походе, для охраны ночлега.

Также, ТХ управляется с ЦМ. ТХ можно дистанционно перевести в режим охраны из любого другого режима( кроме сна) или выключить(перевести в режим сна), если он стоит в режиме охраны. Ток потребления ТХ в режиме сна не превышает  10uA. В режиме охраны порядка 300uA. Это позволяет работать ТХ довольно долго на одном комплекте батарей.

Центральный модуль

ЦМ построен на базе МК ATMEGA328ра. Он также работает от внутреннего генератора 8 МГц, и используются софтовые часы. Информация отображается на LCD от NOKIA 1110i. Индикатор и nRF24l01 запитывается от управляемого стабилизатора tps76333. Сам ЦМ питается от Li-ion батареи позаимствованного у старого телефона. За батареей следит контроллер на основе распространённой микросхемы LTC4054. За разрядом следит сам МК. Напряжение на АКБ он меряет на ADC7 через резистор 1М. Состояние батареи отображается на экране. Ток потребления ЦМ порядка 14мА. В ЦМ использовалась Li батарея BL-5CB от сотового, которая была уже "неисправная". В ней была удалена плата заряда. Тем не менее, на ЦМ она проработала трое суток не прерывно.

Режим срабатывания ТХ отображается на ЦМ в виде иконки, звуковым , вибро и свето сигналами, которые можно отключать каждый по отдельности, настраивая наилучший режим оповещения.

Кроме основного режима, ЦМ позволяет сканировать эфир, для определения «чистого» канала, изменять частотный канал (ТХ и свой), присваивать  датчику номер.

При долгом отсутствии связи ЦМ с датчиками, он уходит в сон.. Если ТХ более 255 раз (один байт) подряд не получил подтверждение об удачной передаче, он так же отключается.   

Связь между ТХ и ЦМ по радиоканалу, при помощи модулей на трансивере nRF24l01+ PA. Дальность связи варьируется от 100 метров до 500, в зависимости от условий. Здесь, конечно не берётся во внимание условия прямой видимости, которые как бы и не нужны. Хочется отметить, что процентов 10, купленных на АЛИ модулей, не смогли обеспечить хорошую дальность. Скорее в них не работал усилитель либо TX, либо RX. Ток потребления таких модулей был значительно ниже.

Фьюзы для МК устанавливаются на работу от внутреннего генератора на 8 МГц, с отключённым делителем. LF-0xE2, HF-D7

При изготовлении ПП преследовалась цель создания компактного устройства, по этому, нет долго думая, заказал платы в Китае. Корпус был сделан из старого текстолита и эпоксидки.  На втором ЦМ в качестве радиомодуля, был использован nRF24l01+PA. Это дало существенную прибавку в дальности, или "пробиваемости" стен, но увеличило ток потребления.

Система испытывалась и в походных условиях и в закрытых помещениях. Свою задачу выполнило на отлично. 

Данная система разрабатывалась  исключительно для охраны здоровья и жизни пользователя, и не может быть использована в целях, нарушающих гражданские права и свободы, равно как законы РФ и другие этические нормы.

Теги:

• Микроконтроллер
• AVR